近十年来江苏省农用地变化特征研究

利用RS、GIS技术对江苏省1993和2003年两时相的TM影像进行遥感解译,研究了不同地区的土地利用变化及特征。结果表明:农用地是江苏省土地利用构成的主体,10年间该省耕地、牧草地和未利用土地面积分别减少13.1%、49.0%和86.9%,建设用地、园林地和水域面积分别增加50.1%、46.3%和6.9%。此外,江苏省土地利用变化具有明显的地域差异。对农用地变化的原因进行了简要分析。

不同生长阶段凤眼莲净化不同程度富营养化水体的效果研究

通过模拟实验,比较不同生长阶段凤眼莲对不同程度富营养化水体氮、磷去除效果,研究植株吸收氮、磷能力对去除水体营养盐的贡献,以及对底泥营养盐含量的影响。结果发现随着富营养化水体初始氮浓度增加,不同生长阶段凤眼莲吸收氮量占水体可溶性总氮(TDN)去除量的比例呈现明显下降趋势,但不同生长阶段凤眼莲吸收作用在净化不同浓度氮的效率和贡献方面存在一定差异。在低浓度富营养化水体中,三个生长阶段凤眼莲对水体TDN、TDP去除效果和效率的影响无显著差异。在净化中、高浓度水体氮时(TDN浓度约为7、13 mg·L-1),生长初期凤眼莲对水体TDN在实验前期的净化效率明显高于生长后期,而生长中期净化效率最慢,但在实验中、后期各生长阶段凤眼莲净化速率趋于一致。在中等氮浓度水体中(TDN浓度约为7 mg·L-1),凤眼莲吸收氮量占水体氮损失量百分比为生长后期<生长中期<生长初期。种植凤眼莲水体中底泥总氮、总磷含量均显著降低;凤眼莲对磷吸收量高出水体可溶性总磷(TDP)损失量,不同生长阶段凤眼莲吸收作用对消减水体磷的贡献无显著差异。综合分析说明生长初期凤眼莲通过主动吸收净化高浓度水体氮的速率最快、贡献最高,而通过凤眼莲根系调节的生物脱氮途径理论上较弱,凤眼莲不仅能够快速去除上覆水体中的磷,而且能够吸收底泥中的磷。

凤眼莲根系分泌氧和有机碳规律及其对水体氮转化影响的研究

通过模拟实验,研究凤眼莲不同苗龄根系分泌氧及有机碳的规律,在此基础上分析凤眼莲根系分泌氧和有机碳对富营养化水体溶解氧、有机碳及无机氮(NH+4和NO-3)转化的影响。研究结果表明凤眼莲根系具有较强的泌氧及分泌有机碳的能力,小、中、大三个苗龄凤眼莲根系泌氧速率分别达56.19、93.15、106.32μmolO2·h-1,根系分泌有机碳的速率分别达0.25、0.60、0.92 mg·L-1·h-1。不同苗龄凤眼莲根系泌氧及有机碳的速率随苗龄的增加显著升高,而其相对应的单位根系泌氧和有机碳的能力随苗龄的增加呈降低趋势。水体中无机氮的去除率随着凤眼莲苗龄的增加而增加,这除了与凤眼莲的吸收作用有关外,还因为其泌氧和分泌有机碳的总量增加加强了硝化和硝化-反硝化过程的潜力,从而高效并快速地净化水体中外源氮负荷。

凤眼莲及底泥对富营养化水体反硝化脱氮特征的影响研究

利用改进的漂浮箱法,通过直接测定水体释放的N2O、N2,在模拟实验中研究种养及未种养漂浮植物凤眼莲条件下富营养化水体硝化、反硝化脱氮释放N2、N2O特征及其对消减水体氮的贡献。结果表明,种养或未种养凤眼莲的富营养化水体硝化、反硝化脱氮的产物以N2为主,硝化、反硝化脱氮释放N2O而脱除的氮仅占水体TN损失量的0.01%±0.003%。在实验设定的水体富营养化条件下(NH+4-N浓度6.0~7.2 mg·L-1、NO-3-N浓度0.81~5.14 mg·L-1、TN浓度为8.9~12.07 mg·L-1),种养凤眼莲的富营养化水体(无底泥)以向大气界面累积释放N2形式损失的氮量(N2-N量,以N计)为(1 609.1±303.4)^(2 265.2±262.6)mg,占水体氮损失量的63.2%±17.0%,凤眼莲吸收的N仅占水体TN损失量的(23.7±3.1)%^(28.7±4.8)%,并不是净化水体氮的唯一途径。未种养凤眼莲的富营养化水体(无底泥)向大气界面累积释放N2形式损失的氮占整个水体N损失量的(40.7±8.6)%^(43.6±0.8)%,是富营养化水体自净脱氮的主要途径。施加底泥进一步促进了水体通过反硝化脱氮释放N2而损失的氮量。凤眼莲与底泥对促进反硝化脱氮过程具有良好的交互作用(P<0.01)。种养凤眼莲的富营养化水体向大气界面释放N2的浓度显著(P<0.05)高于相应处理下未种养凤眼莲的对照水体,说明凤眼莲可能对水体反硝化脱氮过程有促进作用。

海栖热袍菌电转化技术的研究

[目的]对海栖热袍菌电转化技术进行研究。[方法]采用不同参数即不同的方型电脉冲参数、指数衰退型电脉冲参数和高电压电击参数对海栖热袍菌感受态细胞进行电转化,得到的转化子进行PCR验证。[结果]试验中发现以150 V的低压方形电脉冲,室温厌氧条件下电击25 ms、1次,有利于T.maritima MS8的转化,但这种以整合质粒进行的转化效率极低。[结论]为提高T.maritima MS8的基因转化效率奠定了基础。

磁性Fe3O4/ZnO-BC光催化复合材料制备及对氨氮去除研究

通过共沉淀法制备Fe3O4/ZnO-BC复合材料,采用XRD、UV-Vis、TEM、SEM等对材料进行了表征,结果表明:ZnO与Fe3O4形成核壳结构,并均匀分散于生物炭(BC)表面,复合材料同时存在Fe3O4和ZnO的晶相,Fe3O4/ZnO相比纯ZnO呈现更强的光吸收特性。考察了复合材料对水体中氨氮的去除能力,探究Fe3O4和ZnO物质的量比、Fe3O4/ZnO与BC质量比、pH值、催化剂投加量等因素对氨氮去除效果的影响。结果显示,当Fe3O4和ZnO物质的量比为1∶5,Fe3O4/ZnO与BC质量比为1∶1.5,pH值为11,催化剂投加量为3 g/L,废水体积为30 mL,氨氮质量浓度为50 mg/L时,氨氮的去除率达到80%左右。复合材料可利用磁性简便回收,重复3次仍有良好的氨氮降解能力。

水葫芦修复富营养化湖泊水体区域内外底栖动物群落特征

于2010年8~10月对滇池白山湾人工控制性种养的约70hm2的水葫芦区、近水葫芦区和远水葫芦区采样分析,探讨了水葫芦种养工程区域内外底栖动物群落结构特征.结果表明,在水葫芦区、近水葫芦区及远水葫芦区,底栖动物总密度分别为294.5,159,261ind/m2,其中寡毛类的霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）为绝对优势种,分别占各自区域总密度的68.3%,59.6%和86.0%.逐步回归分析显示,水体总磷（TP）和底泥非稳定态磷（Labile-P）与霍甫水丝蚓密度呈显著性正相关（P〈0.01）,表明霍甫水丝蚓对水体的富营养状况有很好的指示作用.水葫芦区物种组成及生物多样性指数均高于近水葫芦区和远水葫芦区（P〈0.05）,在水葫芦区、近水葫芦区和远水葫芦区分别共采集到底栖动物14种、10种和6种;Shannon-Wiener多样性指数分别为1.10,0.57和0.54.种植水葫芦后,在水葫芦区及近水葫芦区,10月份的Margalef、Shannon-Wiener、Simpson和Peilou指数较8月份和9月份有显著性增加（P〈0.05）,而远水葫芦区,却未出现类似的结果.一定面积控制性种养水葫芦对大型富营养化湖湾水体无脊椎底栖动物群落结构未表现出不利影响.

两种水生植物对滇池草海富营养化水体水质的影响

通过模拟实验,比较了2种典型水生植物水葫芦和轮叶黑藻对滇池草海富营养化水体水质的影响.结果表明,在实验过程中,水葫芦同化吸收的氮、磷量分别比轮叶黑藻所同化吸收的量高109%和17%.在水生植物采收前,水葫芦处理组水体DO和pH值显著性低于对照组,电导率(EC)和氧化还原电位(Eh)显著性高于对照组,与轮叶黑藻处理组结果相反.水葫芦和轮叶黑藻处理组水体TN和TP浓度均显著低于对照组;相同初始种养量的情况下,试验初期轮叶黑藻处理组水体TN、TP及Chl-a浓度显著性低于水葫芦处理组,与试验后期结果相反.当水生植物采收后约50 d,水葫芦处理组水体TN、TP浓度均维持在采收前的低水平;轮叶黑藻处理组TN和TP浓度也维持在采收前水平,而Chl-a浓度较采收前有所上升.

两种漂浮植物的生长特性及其水质净化作用

采用自主研发的漂浮水槽,对两种常用于水体净化与修复的漂浮植物(凤眼莲和水浮莲)在水质净化效果和生长特征等进行了比较研究.结果表明,水浮莲对水体氮磷浓度有更高的要求,对水体中浮游藻类和叶绿素a去除率分别高达94.38%和95.06%,优于凤眼莲;凤眼莲对水体TN的去除率(82.08%)以及其叶片净光合速率(20.28~27.90μmol CO_2/(m^2·s))和叶绿素a含量(1.05~1.08mg/g鲜重)均显著高于水浮莲(分别为71.82%、8.64~16.50μmol CO_2/(m^2·s)和0.25~0.31mg/g鲜重)(P<0.05).与凤眼莲共存情况下,水浮莲有更强的扩繁能力,但后者在实际工程应用中更具逃逸风险.为使两种漂浮植物的优势得到充分发挥,我们提出了基于这两种水生植物水体净化的"三明治"模式,为今后选用水生植物进行水体净化与修复的工程实践提供借鉴.

微波前处理对水稻秸秆酶解性能的影响

[目的]利用微波预处理破坏秸秆中半纤维素、纤维素和木质素复合物,改善秸秆质地和结构,提高其生物降解效率,为秸秆生物质能开发创造条件。[方法]通过Box-Behnken设计和响应面法对水稻秸秆进行微波预处理优化试验,并通过秸秆结构表征比对来考察微波处理对水稻秸秆酶解性能的影响。[结果]利用响应面法得到微波前处理的最佳操作参数:功率(MI)700 W,反应时间(IT)28min,固液比(SC)75 g/L。在最优条件下,秸秆的还原糖收率为11.86%,比未处理时增长了47.33%,与秸秆结构的FTIR、电镜等表征结果相符。[结论]微波预处理会破坏秸秆表面的蜡质和硅化细胞,还可以部分分解木质素与半纤维素复合物,提高了水稻秸秆的生物降解性能,具有良好的应用前景。

Electrotransformation of Thermotoga maritima MS8

[Objective] The aim was to study on the electrotransformation of Thermotoga maritima MS8.[Method] Square waves,exponential waves and high voltage shock were used for the electrotransformation of T.maritima MS8,and the obtained transformants were detected by PCR.[Result] A single square electric pulse could be applied to cell sample in 0.2 cm ET cuvettes by using a Bio-Rad Gene Pulser set at 150 V,25 ms at room temperature,but the transformation efficiency was very low.[Conclusion] This research may improve the transformation efficiency of T.maritima MS8.

凤眼莲对富营养化水体硝化、反硝化脱氮释放N_2O的影响

以往有关大型水生漂浮植物消减富营养化水体氮(N)的研究主要侧重于植物对N的吸收效果,而忽略了硝化、反硝化反应途径对水体脱氮的贡献.基于此,本研究中借助具创新性的收集凤眼莲种植水体释放N2O的装置和方法,通过模拟实验研究了凤眼莲对富营养化水体硝化、反硝化脱氮中间产物N2O的影响.结果表明,凤眼莲可以促进富营养化水体的硝化、反硝化、成对硝化-反硝化反应过程,在本实验条件下凤眼莲种植水体在整个培养期内释放的N2O气体浓度累积升高幅度较大,为453～4055nL.L-1(未加硝化抑制剂处理),通过释放N2O而脱除氮素的量占整个水体N消减量的1.36%,为相应未种植凤眼莲水体的4.31倍.种植凤眼莲水体试验期间释放N2O-N的量与水体氨态氮或硝态氮浓度的变化量均存在显著相关关系(p<0.05),说明N2O释放量受到水体中NH4+、NO3-浓度变化的影响.种植凤眼莲在实验中后期可以增加水体中硝化、反硝化细菌的数量,但其数量远低于凤眼莲根系附着的硝化反硝化细菌.水体中反硝化细菌数量与水体释放N2O浓度之间并无显著相关性,说明种植凤眼莲水体反硝化脱氮释放N2O过程可能主要是由根系共生微生物驱动的.

漂浮水生植物对富营养化水体中N_2O产生及输移过程的调节作用

漂浮水生维管束植物具有发达的通气组织,然而关于其传输水体中产生温室气体N_2O方面的研究还很匮乏.本研究以漂浮水生植物凤眼莲为代表,利用稳定氮同位素示踪技术,设计能够分隔根室和叶室的水生植物生长系统,通过微宇宙实验定量追踪N-15标记的氮素在凤眼莲根系介导下的转化途径、N_2O产生规律及N_2O通过通气组织向空气的传输过程.研究结果表明,加入水体的^(15)NO_3^-有少部分通过异化还原成为铵(DNRA)过程转化为NH_4^+-^(15)N,主要通过反硝化反应生成N_2O;加入的^(15)NH_4^+主要发生了耦合硝化-反硝化反应.种植凤眼莲均使叶室中N_2O-^(15)N原子百分超和^(15)N_2O浓度明显高于无植物的对照,一方面说明凤眼莲根系能够促进反硝化、硝化-反硝化反应过程,同时也说明水体中的^(15)N_2O有相当一部分通过植株体传输到空气中.凤眼莲通气组织主要通过分子扩散从高浓度空间向低浓度空间输送^(15)N_2O.在标记NO_3^--^(15)N的水体中,凤眼莲在前期促进了^(15)N_2O向顶空排放,但并未在整个生长期持续促进N_2O释放.在标记NH_4^+-^(15)N的水体中,植株体富集是NH_4^+-^(15)N的一个主要归趋途径,但同时也有部分NH_4^+-^(15)N转化为N_2O通过植株通气组织持续、缓慢地释放到顶空当中.研究结果阐明了漂浮植物对水体氮转化过程及N_2O输移途径的调节作用,可为全面理解水体生态系统氮循环过程提供理论基础.

ZnO-PMMA复合材料光催化去除水中低浓度氨氮

通过水热法制备纳米ZnO,采用热粘固法成功地将其负载于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球表面,并对ZnO-PMMA复合材料光催化去除水中低浓度氨氮的能力进行了考察.同时,探究了负载比例、初始氨氮浓度、催化剂浓度和pH对低浓度氨氮去除效率的影响.实验结果显示,PMMA改善了纳米ZnO的分散性和光催化能力,ZnO-PMMA能够有效地催化去除氨氮废水.在汞灯照射下,当pH=12、温度为30℃时,1 g·L^(-1)的催化剂(ZnO-PMMA)对50 mg·L^(-1)的氨氮废水去除率达到66%,且反应产物硝氮和亚硝氮含量较低,体现了该催化剂具有将氨氮转化为N2的良好的光催化降解能力.同时,纳米材料可以简单方便地回收,减轻了对环境的潜在影响,符合绿色化学的原则.